청소년들의 기술 친화적 마인드를 확산하기 위한 캠프형 아카데미 '제4차 청소년 창의기술인재 아카데미'가 지난 1일 충남대학교 취봉홀에서 막이 올랐다.

충남대학교 청소년창의기술인재센터가 주최한 이번 행사는 과학기술을 중점적으로 내거는 대전의 교육역량을 동원, 충남대 교수와 각 연구기관 전문가 강의 등을 통해 청소년들을 창의기술인재로 육성하는 데 초점을 맞췄다.

▲ 8월 1일 <제4차 청소년창의기술인재 아카데미>에서 김용환 충남대 공과대학 학장이 축사를 전하고 있다.  ⓒ황정은

이번 아카데미는 최근 공학기술교육의 중요성이 부각되는 가운데 강조되고 있는 ‘STEAM(과학-기술-공학-예술-수학)’의 융합적 교육을 기초로 했다. 대전과 충남, 충북 지역 중·고등학생을 대상으로 참가 학생을 모집, 2박 3일 동안 충남대와 대덕연구단지 연구원 등에서 프로그램이 진행된다.

개막식은 충남대학교 공과대학 김용환 학장과 청소년창의기술인재센터 김기수 원장의 축사로 시작됐다. 

김 학장은 학생들의 비전과 과학인으로서의 꿈에 대해 강조하면서 “기회는 준비하고 노력하는 자에게 온다. 그런 의미에서 이 자리에 참여한 것도 여러분의 미래에 대한 노력과 준비라고 할 수 있을 것”이라며 참가 청소년들에게 동력을 불어넣었다.

이어 김 학장은 “많은 청소년들이 자신에게 무슨 재능이 있는지, 어떤 진로를 탐구해야하는지 모르는 채 성장하는 경우가 많다”며 “청소년창의인재센터의 목표는 청소년들이 가능한 빨리 이른 시점에 자신의 목표를 세울 수 있도록 하는 것이다. 자신의 꿈을 이루는 것은 뚜렷한 목표와 꾸준한 노력”이라고 강조했다.

체험프로그램으로 과학 맛보기

▲ 8월 1일 시작된 <제4차 청소년창의인재기술인재 아카데미>에서 학생들이 '솔라보트 제작 체험 수업'을 듣고 있다.  ⓒ황정은

프로그램은 청소년들이 지루해하지 않도록 직접 과학원리를 이용한 실험에 참여하고, 제작물을 만드는 것에 많은 시간을 할당했다. 이러한 취지에 따라 첫날에는 ‘솔라보트 제작’과 ‘선박해양공학체험’ 등의 강의로 시작, 과학에 흥미를 느끼는 학생들이 대거 참여한 만큼 강의 시간 역시 진지함과 집중의 연속이었다.

중학교 3학년 A반 학생들은 솔라보트 제작 프로그램에 참여했다. 김기열 충남대 교수의 지도로 이어진 수업에서 학생들은 솔라보트가 무엇이며 어떤 원리를 통해 작동하는지, 작용하는 힘의 종류는 무엇인지에 대한 설명을 들은 후 직접 실습에 참가했다.

본격적인 실습에 들어가기 전 김 교수는 학생들에게 영화 <타이타닉>의 한 장면을 보여줬다. 타이타닉호가 물속으로 가라앉는 모습으로, 김 교수는 이를 통해 타이타닉호의 선체가 부러진 이유와 어떻게 가라앉았는지 등에 대한 설명을 덧붙여 솔라보트 제작에 들어가기 전 학생들이 배에 대한 생각을 열 수 있도록 했다.

배가 바다에 떠 있기 위해 작용하는 부양성, 부력이 커지는 원리, 강철로 된 배가 무거운 화물을 실었음에도 물에 뜰 수 있는 적재성 등에 대한 설명이 계속 이어졌다.

이후, 학생들은 직접 재료를 마름질하고 페트병을 자르는 가공을 거쳐 부품을 조립하기 시작했다. 고무찰흙으로 전동기 주변을 감싼 후 절단된 페트병을 결합하는 순서다. 우드락과 태양전지를 접착해 솔라보트 상단을 조립, 이렇게 만들어진 조각 부품을 한 데 모아 엮으면 솔라보트가 완성 된다.

보트를 완성한 학생들은 충남대 내 연못에서 직접 물에 띄우며 자신이 만든 솔라보트가 정확하게 움직이는지 확인하는 시간도 가졌다.

“건물, 생존에 대비하는 건축”

▲ 8월 1일 시작된 <제4차 청소년창의인재기술인재 아카데미>에서 학생들이 건축공학 강연을 듣고 있다.  ⓒ황정은

고등부 학생들은 건축공학 강의로 첫 테이프를 끊었다. 충남대 건축공학과 김규용 교수의 강연으로 진행된 첫날 강의 주제는 ‘테러에 대비한 최신콘크리트 공학’이었다.

김 교수는 “테러에 대비하는 건축이란 생존(survival)을 위한 것으로 볼 수 있다. 생존 구조물을 만드는 것은 모든 건축의 기초”라며 운을 뗐다.

미국에서 발생한 ‘9·11 테러’ 당시의 건물이 무너지는 영상으로 시작된 강의는 방폭콘크리트의 연구배경과 성능, 이외 콘크리트 공학 실험 등의 내용으로 이어졌다. 김 교수는 “인공기계재난에 의한 건축물 피해발생 빈도는 자연재난에 의한 피해보다 그 비율이 높다”며 “폭발에 의한 피해는 매우 자주 일어나고 그 피해규모 역시 태풍이나 폭풍, 지진 등으로 인한 피해규모보다 크다”고 전했다.

이어 김 교수는 “국가, 사회건물 같은 복잡한 인프라 구조는 충격 하중에 대한 안전 성능을 향상시킬 필요가 있다”며 “이에 따라 건축 자재의 안전 성능을 위한 고성능 콘크리트가 요구되며 좋은 건축가가 필요한 것도 바로 이때문”이라고 덧붙였다.

강연에서 김규용 교수가 언급한 방폭콘크리트란 경화 시멘트의 복합체로 안전 성능을 위한 고성능 재료이다. 이미 실험을 통해 내충격 성능이 보고된 바 있는데, 내충격 성능은 다양한 시험을 통해 안전성 등급이 산정된다. 충격에 의한 시험체 파괴정도에 따라 ‘무파괴-표면파괴-배면파괴-관통-완전관통’의 5등급으로 평가등급을 구분하는 것.

김 교수는 “타격면의 손상 없이 비상체가 바운드 된 상태인 ‘무파괴’와 충격면에 균열과 탄흔만이 발생하는 ‘표면파괴’ 정도는 안전등급을 받게 된다”며 “반면 충격력에 의해 배면이 파괴된 ‘배면파괴’ 상태와 충격과 동시에 큰 파괴가 일어나고 시험체가 완전히 관통되면 ‘관통’ 상태로 구분되어 불안전 등급을 받게 된다”며 평가등급 구분에 대해 자세히 설명했다.

이와 같은 설명으로 학생들은 그간 쉽게 접하지 못했던 콘크리트의 내충격 성능을 자세히 들을 수 있었다. 건축 분야를 조금 더 깊이 접함으로써 자신의 적성과 진로도 자연스럽게 탐색할 수 있도록 한 것이다.

이날 강의에 참여한 한 학생은 “그동안 건축물에 대해 큰 생각을 해보지 않았는데, 강의를 듣고 나서 콘크리트 공학이 갖는 의미가 많다는 것을 알았다”며 “앞으로의 일정이 기대 된다”고 전했다.

또한 아카데미에 참여한 김범구(한송중, 3) 학생은 “선생님의 참여로 아카데미에 참여하게 됐다”며 “지난번에도 재미있었고 적성을 찾을 수 있었기 때문에 이번 역시 유익한 프로그램을 만날 수 있을 것 같다. 아카데미에 참여하고 난 후 앞으로의 진로를 더욱 잘 파악할 수 있어 좋다”고 전했다.

이번 아카데미와 관련해 청소년창의기술인재센터 김 센터장은 “아카데미를 통해 청소년들이 공학 기술에 대한 흥미를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 키울 수 있을 것”이라며 “공학기술의 역사와 발견, 신기전과 항공우주의 미래에 대한 강의를 접하고 현 대학생 혹은 대학원생과 ‘진로 멘토링’ 시간을 가질 수 있도록 한 만큼 유익한 프로그램이 될 것”이라고 전했다.

한편 이번 행사에는 학교장 주천을 통해 선발된 대전, 충남, 충북 지역의 중학교 3학년과 고등학교 1학년 116명이 참여 했다. 남은 기간 동안 참여 학생들은 기계공학체험과 화학공학체험, 정보통신 윤리 등에 대한 강연과 체험학습을 하게 된다.